[實用新型]壓電式車體減震器能量采集系統

有效

• 申請號: 201520180955.X
• 申請日: 2015-03-30
• 公開（公告）號: CN204511795U
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 范景波;李旺;高洪程;肖祖貴
• 申請（專利權）人: 蘇州攀特電陶科技股份有限公司
• 主分類號: F03G7/08
• 分類號: F03G7/08;H02N2/18
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 郭俊玲

技術領域

本實用新型涉及一種車體減震器發電系統，尤其涉及一種采用壓電陶瓷進行車體壓電減震器發電的系統。

背景技術

隨著世界經濟發展，能源消耗劇增，依靠肆意攫取有限的不可再生能源并非長久之策，加上石油等重要能源帶來的溫室效應影響已到了不可忽視的地步，人類正面臨著前所未有的能源危機。在這種時代背景下，開發綠色新能源和有效的節能方式，成為一種趨勢。

在節能方面，車體作為人類主要的代步工具，其蹤跡遍布全球各個角落，消耗著50%的開采石油，每天排放出上千萬噸二氧化碳溫室氣體。如何有效減少車體能源消耗和溫室氣體排放已成為一個重要研究課題。

車體減震器發電作為創新節能項目在最近幾年才得到重視并開發。美國紐約州立大學的科學家開發出了一種新型發電減震器，這種由一個小型磁控管和一個空心線圈組成的減震器能夠將車體行駛過程中產生的顛簸和振動轉化為電能。車輛試驗顯示，安裝在一輛中型客車中的新型減震器，在車輛以60英里的時速在正常的道路上行駛時，可以產生100到400瓦的能量；在較為顛簸的道路上行駛則能產生1600瓦的能量；而將其在卡車和越野車上進行應用時，根據路面質量的不同可以產生?1到10千瓦的能量，這些由減震器產生的電能既能為車體電池充電，也能為車輛上的其他電子設備提供電力支持，功率一般可達到250到350瓦。該裝置的應用可大幅減少車輛發電機的負荷（普通車輛發電機的功率約為500到600?瓦）。如果按此計算，這種能量采集裝置可以將普通燃油車體的燃油經濟性提高1%到4%，將油電混合動力車體的燃油經濟性提高8%。但這種減震器結構復雜，制作成本高，更換這種新型減震器所產生的成本，對普通載客車體而言需3到4年才能收回成本，對卡車而言收回成本也要1到2年。另外，受路況影響，發電功率不穩定。

同時國內也有一些發電減震器的專利，比如中國專利申請號201010214760的“車輛液壓發電減震器”。由閥路、液壓缸、液壓馬達、發電機組成，通過減震器活塞運動，將油液泵入液壓缸儲存，再釋放出來驅動液壓馬達工作，液壓馬達帶動發電機發電。這種發電減震器結構較為簡單，但其使用液壓馬達來帶動發電機發電的方式，因為液壓馬達將靜壓能轉換為轉子動能的效率比較低，所以整體的發電效率必然降低。同時，外形結構決定了其難以安裝以更換現有減震器，缺乏實用性。

另外，像國內專利申請號201020677769.4的“一種壓電式能量回收減震器”，利用壓電陶瓷作為換能部件，但是該結構與車體直接聯動，動作頻率相同，這樣僅能收集車體單次震動一小部分能量，不能最大程度的利用車體震動產生的能量。

發明內容

為了克服上述缺陷，本實用新型提供了一種壓電減震器發電系統，該發電系統自身結構簡單、轉化效率高、工作穩定、實用性強，而且其所用減震器可以設計在現有減震器存在空間進行單獨安裝，方便增加與更換，易于推廣。

本實用新型為了解決其技術問題所采用的技術方案是：一種壓電式車體減震器能量采集系統，包括壓力傳動系統和能量轉化系統，

所述壓力傳動系統包括蓋板、外殼、底座、定位銷、齒條、左軸承、軸、齒輪、凸輪和右軸承，外殼固定安裝在車身上，底座與齒條通過定位銷連接并固定于減震器的活動桿上，軸的兩端分別固定齒輪和凸輪，并通過左軸承和右軸承固定在外殼上，所述蓋板與外殼固定一體，所述外殼固定于車身，底座與齒條一體固定于減震器的活動桿上；

所述能量轉化系統包括螺栓夾具、壓電陶瓷、外引導線，所述螺栓夾具由上夾板、螺栓、墊片、下夾板、螺帽及轉動塊構成，所述上夾板固定于壓力傳動系統中的蓋板上，所述壓電陶瓷通過螺栓、墊片及螺帽被固定于上夾板和下夾板之間，轉動塊兩端嵌于下夾板上與壓力傳動系統的凸輪滑動相接；

壓力傳動系統與能量轉化系統之間行位密配，壓力傳動系統通過齒輪咬合轉動將線性行為轉化為軸的轉動行為，再通過凸輪與能量轉化系統的轉動塊之間滑動相接，將減震器震動的單次線性行位轉化為凸輪沖擊壓電陶瓷的多次線性行為，壓電陶瓷高頻形變，不斷產生電能輸入到電能收集系統。

作為本實用新型的進一步改進，所述凸輪的凸起為弧形，轉動塊為圓軸，凸輪轉動帶動轉動塊。

作為本實用新型的進一步改進，所述壓電陶瓷為多層壓電陶瓷，是具有壓電特性的含鉛壓電陶瓷、或是無鉛壓電陶瓷，也可為具有壓電特性的有機高分子材料；所述壓電陶瓷的極化方向與下夾板垂直，即采用d₃₃模式進行壓電轉換，也可與下夾板平行，即采用d₃₁模式進行壓電轉換。